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2014年12月1日 星期一

油頁岩是富含有機物的沉積岩,粒度小,主要成分為油母質(由有機化合物組成的固態混合物),可自其提煉出液態烴類

油頁岩

油頁岩
200
燃燒的油頁岩
沉積岩
主要成分 油母質石英長石黏土碳酸鹽黃鐵礦
次要成分
油頁岩是富含有機物的沉積岩粒度小,主要成分為油母質(由有機化合物組成的固態混合物),可自其提煉出液態烴類。雖然名為「油頁岩」,但事實上地質學家並不全然將之歸類為頁岩,且油母質與石油並不相同。油母質的加工成本比石油高,因此就價格及環境衝擊方面而言,油母質常被視為石油的替代品[1][2]。油頁岩沉積層分布於全球各地,估計所有沉積層共儲有2.8至3.3兆(450×109 至 520×109立方公尺)可採油量[2][3][4][5]
透過裂解化學變化,可將油頁岩中的油母質轉換為合成原油。加熱油頁岩至特定溫度能將分離蒸氣,即藉由蒸餾產生類似石油的頁岩油——一種非傳統用油——以及易燃油頁岩氣(「頁岩氣」亦可指頁岩內含的天然氣體)。工業單位也直接燃燒油頁岩作為發電或供暖的劣等燃料。油頁岩另也被用作化學原料、建築工程用途等[2][6]
油頁岩近年在能源礦產方面,受傳統石油油價上漲以及某些地區欲維持其能源來源獨立性的影響,而漸受重視[7][8]。然而,油頁岩礦業與加工也帶來了環境問題,如土地利用廢物料處理、爭奪有限的水資源水污染、增加溫室氣體排放、空氣污染與增加地震的發生頻率等[9][10]愛沙尼亞中國有穩定的油頁岩工業,而巴西德國以色列俄羅斯亦對油頁岩有所利用。

地質學

露出地面的奧陶紀油頁岩(含藻岩),愛沙尼亞北部。
奧陶紀油頁岩(含藻岩)化石,愛沙尼亞北部。
油頁岩是富含有機物的沉積岩,屬於腐泥煤燃料[11]。它沒有明確的地質學定義及特定的化學式,其礦層也不一定有分隔的邊界。油頁岩的礦物組成、時代、油母質類型及沉積史等亦存在多種情形[12]。油頁岩與瀝青岩類焦油砂與油層岩)、腐植煤及炭質頁岩皆不相同。焦油砂源自油的生物降解作用,而油頁岩中的油母質則不能透過熱與壓力的改變轉換成原油[2][13][14]

油頁岩工業

波羅的海小國愛沙尼亞,蘊藏豐富的油頁岩,巨大的怪手,挖起一堆又一堆的土石,這些毫不起眼的油頁岩,是愛沙尼亞的經濟命脈,每年有1800萬公噸的油頁岩,從30公尺的地底下開採出來,送進工廠裡壓碎,加熱之後產生珍貴的石油,還可以大量供應電力,讓愛沙尼亞成為電力的出口大國。[15]
要先將油頁岩從地底下開採出來再煉油,由馬龍(Mallon)公司採用的一方法是將帶孔的鋼管插進地底下的油頁岩裡數個星期到數個月,用垂直電極高 溫加熱適合的油頁岩量,依靠電磁波產生的熱能,將有機質分解成頁岩油和氣體,使他沿著鑽井從地底下跑到地面上。而柏罕(Burnham)公司採用的方法較 類似傳統的石油鑽井技術,可以在較低的加溫速率下進行開採。
在加溫範圍中最高溫大約是攝氏400度,約五天內可完成;中等溫度則是攝氏350度,需要的時間是3到4個月;若是在攝氏3度的情況下加溫,需要的時間長達7.6年。低溫加熱的好處是頁岩油的含原油比例會較高,類似裂煉的效果,較接近直接開採的原油。
大塊的油頁岩經過破碎、篩選,送到一種巨大的爐子裡;在隔絕空氣的條件下加熱,使有機質分解生成油氣;油氣再進入一個冷卻裝置,被冷卻凝結成油狀的 液體,這就是頁岩油。頁岩油很類似石油,除了液態的碳、氫物質外,還含有少量氧、氮和硫的化合物。頁岩油經過進一步加工提煉,可以製得汽油、煤油、柴油等 液體燃料,具有與石油相同的作用。 用途: 1.作為燃料用於發電、取暖和運輸 2.生產建築材料、水泥和化肥
在愛沙尼亞,油頁岩主要用來發電和提煉頁岩油;在巴西,油頁岩主要用作運輸燃料;在德國,油頁岩主要用於製造水泥和建築材料;在中國澳大利亞,油頁岩主要用於提煉頁岩油和用作燃料;在俄羅斯以色列,油頁岩主要用於發電;美國日本、巴西等國家則研究了各種油頁岩乾餾煉製的方法。 世界上油頁岩蘊藏量最豐富的國家依次為美國、巴西、俄國、中國。 [16]
頁岩油開採概述。
殼牌公司的實驗性原位油頁岩開採設施(皮申斯盆地,科羅拉多州,美國)
1880年至2010年,油頁岩的生產(以百萬公噸計算)。

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